EP0961807A1 - Verfahren und schäumbare masse zur ausschäumung oder schaumbeschichtung von bauteilen - Google Patents

Abstract

Bei der Ausschäumung der Hohlräume doppel- oder mehrwandiger Bauteile oder bei der zur Verbesserung der Haptik vorgesehenen Schaumbeschichtung mit Dekorflächen ausgestatteter Bauteile wird das Aufschäumen einer unverschäumt ein- bzw. aufgetragenen Masse mittels Mikrowellenenergie vorgenommen. Zur Erzielung hoher dielektrischer Verluste und einer im wesentlichen auf die verschäumbare Masse beschränkten, gleichmäßig verteilten Wärmewirkung wird die Masse durch bestimmte Beimengungen, z.B. leitenden Ruß, polar eingestellt. Zur Verbesserung der Verteilung und Wirkung der Mikrowellen werden reflektierende Mittel eingesetzt. Die Anwendung des Verfahrens gewährleistet ein vollständiges Ausschäumen von Hohlräumen und gleichmäßig ausgebildete Schichtdicken.

Description

Verfahren und schäumbare Masse zur Ausschäumung oder Schaumbeschichtung von Baute i len

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausschäumung oder Schaumbeschichtung von Bauteilen, bei dem eine in die Hohlräume von doppel- oder mehrwandigen Bauteilen eingebrachte oder zwischen einer Bauteilfläche und einem Dekormaterial befindliche Masse zur Bildung einer Schaumfül lung aufgeschäumt wird.

An Bauteile mit hoher Steifigkeit werden in zunehmendem Maße Anforderungen an eine gleichzeitige Gewichstredu- zierung gestellt. Das Ausschäumen der Hohlräume mehr- wandiger Bauteile erfolgt üblicherweise durch die thermische Zersetzung eines Treibmittelsystems, welches im schaumbildenden Polymerwerkstoff durch Compoundie- rung verankert ist oder durch Einfüllen eines unter Überdruck stehenden und in dem Hohlraum expandierenden Schaums, der mit der Luftfeuchtigkeit reagiert und dabei aushärtet. Aufgrund der bereits während des Eintragens in die Hohlräume stattfindenden Au schäumung können in dem auszuschäumenden Raum leicht nicht ausgeschäumte Bereiche verbleiben, die eine erhebliche Qualitätsminderung darstellen. Bei langgestreckten oder in komplizierten Strukturen ausgebildeten Hohlräume oder großen Querschnitten ist es außerdem erforderlich, den Schaum an mehreren Stellen über eine Vielzahl Bohrungen in das Bauteil einzubringen, wobei dennoch eine gleichmäßige Ausfüllung mit Schaum nicht gewährleistet und dieses Verfahren zudem sehr aufwendig ist.

Es ist weiterhin bekannt, die optische Wirkung von Bauteilen durch Beschichten mit Dekormaterialien, wie Folien, Leder oder Textilien, zu erhöhen und gleichzeitig eine verbesserte Haptik dadurch zu erzielen, daß zwischen der Bauteiloberfläche und dem Dekor aterial eine Schaum- stoffschicht vorgesehen ist, die in Stärke und Festigkeit variabel sein soll. Das Aufbringen eines derartigen Schaumrückens, das bekanntermaßen im Verbund mit einem

Dekormaterial erfolgt, ist jedoch insofern mit Schwierigkeiten verbunden, als als der Schaum in stark verformten Bereichen kollabieren oder der Schaum-Dekormaterial- Verbund bei härteren Schäumen mit größerer Wandstärke nicht faltenfrei auf das Bauteil aufgetragen werden kann.

Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung von Formteilen mit einer optisch und haptisch vorteilhaften hinterschäumten Dekorschicht wird das Dekormaterial an seiner Rückseite zunächst mit einem unverschäumten Stoff beschichtet, und nach dem Auflegen des Dekormaterials wird die bis dahin unverschäumte oder vorverschäumte Rückseitenschicht durch die Eigenwärme des zu beschichtenden Bauteils und/oder zusätzlich aufgebrachte Wärme aufgeschäumt. Durch ungleichmäßige Wärmeübertragung oder ein Temperaturgefälle an dem jeweiligen Bauteil ist eine gleichmäßige Stärke und Weichheit der zwischen dem Bauteil und der Dekorschicht befindlichen Schaum- Stoffschicht nicht immer sichergestellt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine aufschäumbare Masse zur Ausschäumung oder Schaumbeschichtung von Bauteilen anzugeben, das auch bei großen oder kompliziert ausgebildeten Hohlräumen und/oder großflächigen DekorbeschiciiLüngen eine gleichmäßige und vollständige Ausschäumung der Hohlräume sowie eine Schaum-Dekor-Verbundbeschichtung in über die gesamte Beschichtungsf lache gleichbleibender Stärke und Festigkeit gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren gelöst, bei dem eine polar eingestellte schäumbare Masse in oder auf das Bauteil ein- bzw. aufgebracht und anschließend durch Mikrowellenenergie durch Dipolwechselwirkung erwärmt und dabei aufgeschäumt wird.

Durch die Einstellung einer Polarität der schäumbaren Masse durch einen in feiner Verteilung beigemisch- ten leitenden Stoff werden bei Anlegen eines Mikrowellenfeldes in der schäumbaren Masse dielektrische Verlu^ ste bewirkt, so daß dem Mikrowellenfeld Energie entzogen und unmittelbar in der aufschäumbaren Masse in Wärme umgewandelt wird und damit zu deren Aufschäumen führt. Da sich die Wärmeerzeugung im wesentlichen auf die aufschäumbare Masse selbst beschränkt oder durch deren spezifische Zusammensetzung in dieser erzeugt wird, kann eine schnelle und gleichmäßige Erwärmung aller Bereiche der Masse, d. h. auch bei großen oder langgestreckten Volumina, erzielt werden, so daß die Hohlräume in doppel- oder mehrwandigen Bauteilen vollständig und gleichmäßig ausgefüllt werden bzw. bei Beschichtungen eine einheitliche Stärke und Weichheit des aufgeschäumten Schaumstoffs erreicht wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Gleichmäßigkeit der Aufschäumung weiterhin dadurch verbessert, daß durch Reflexion der Mikrowellen in einem Ultrahochfrequenz-Heizkanal auf der Basis eines Resonatorkammersystems (Hohl raumresonator ) eine Vertei- lung der Mikrowellen und damit eine bessere Wärmeverteilung in der aufschäumbaren Masse bewirkt wird.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird zur Einstellung der Festigkeit der aufgeschäumten Masse das Massevolumen im unverschäumten Zustand variiert. Dadurch kann die Steifigkeit eines ausgeschäumten doppel- wandigen Bauteils oder die Haptik bei einer Oberflä- chenbeschichtung beeinflußt werden.

Die erfindungsgemäße aufschäumbare Masse, die im wesentlichen durch ein Ethylenvenylacetat-Copolymer gebildet ist, weist einen Venylacetatantei 1 in einer Größenordnung von 15 bis 30 % auf, um über die Größe dieses Anteils die gleichmäßige Weichheit bzw. Härte der Schaumqualität einzustellen. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die aufschäumbare Masse wie folgt zusammengesetzt:

100 Teilen Ethy lenvenyl acetat-Co-Po lymer mit einem VA-Gehalt von 0 bis 30 %

0,01 bis 5,0 Teilen Di-Phenoxy-di-sulfo-hydrazid

0,01 bis 5,0 Teilen Bis-(tert.-Butylperoxiisopro- pyl ) -Benzol

0,01 bis 10,0 Teilen Azodicarbona id 0 0,,0011 bbiiss 55,,00 Teilen Zinktoluol sulfonat

0,01 bis 1 ,5 Teilen Bis-(3,3-bis(4'-hydroxy-3^l-tert. butylphenyl ) -butansäure) -glykolester

0,01 bis 10,0 Teilen Trimethylol propantrimethacry lat

(TRIM) 0,00 bis 10,0 Teilen Talkum

0,01 bis 5,0 Teilen N-N-Bis (2-Hydroxyethyl ) Alkyl Amin

0,00 bis 5,0 Teilen Glyzerinmonostearat

0,00 bis 25,0 Teilen leitender Ruß

Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend näher beschrieben.

Eine im wesentlichen aus einem Ethylenvenylacetat-Co- Polymer bestehende Polymermasse mit einem Venylacetat- anteil in der Größenordnung von 15 bis 30 % sowie leitendem Ruß und weiteren Komponenten in den o. a. Mengenbereichen wird in Form eines Granulats über die Öffnungen eines doppel wand igen Bauteils aus Blech in dessen Hohlraum eingebracht und darin verteilt. Anschließend wird das so vorbereitete Bauteil in einem Ultrahochfrequenz-Heizkanal mit einem in einem Hohl- raumresonator befindlichen Mikrowellenfeld aufgeheizt. Aufgrund der Reflexionswirkung werden die Mikrowellen gleichmäßig über den gesamten Querschnitt und die Länge des Ultrahochf equenz-Heizkanals und damit auch über die schäumbare Masse verteilt, wobei in der aufschäum- baren Polymermasse durch den mit dieser vermischten Ruß starke dielektrische Verluste mit der Folge einer intensiven Erwärmung in allen Teilen der Masse und deren damit verbundenem gleichmäßigen Aufschäumen auftreten. Da die ein kleines Volumen einnehmende unaufgeschäumte Masse zuvor in alle Hohlraumbereiche des doppelwandigen Bauteils gelangen konnte und die Wärmewirkung im wesentlichen auf die Polymermasse beschränkt ist und die Mikrowellen aufgrund der vielfachen Reflexion zudem alle Teile der eingefüllten Masse gleichermaßen gut erreichen können, ist eine vollständige und gleichmäßige Ausschäumung auch großer oder kompliziert geformter Hohlräume gewährleistet.

Zur Verbesserung der Haptik eines zur optischen Gestal- tung mit einem Dekormaterial zur beschichtenden Oberflächenbereichs eines Bauteils wird ein Zuschnitt eines aus einem textilen Gewebe bestehenden Dekormaterials auf der Rückseite mit einer Polymermasse auf Venylace- tatbasis und mit leitendem Ruß sowie weiteren Bestand- teilen entsprechend der o. a. Rezeptur versehen. Die Oberfläche des Bauteils wird mit dem so präparierten Dekormaterial derart kaschiert, daß sich die Polymermasse zwischen dem Gewebe und der Bauteiloberfläche befindet. Anschließend wird das Bauteil in einen Ultrahochfrequenz-Heizkanal verbracht und die Polymermasse aufgrund der in allen Flächenbereichen wirksamen Mikrowellen gleichmäßig erwärmt und in einer der aufgetragenen Schichtdicke entsprechenden Stärke aufgeschäumt. Die aufgeschäumte Schicht geht gleichzeitig eine feste Verbindung mit der Oberfläche des Bauteils und dem textilen Gewebe ein.

Claims

Patentansprüche:

Verfahren zur Ausschäumung oder Schaumbeschichtung von Bauteilen, bei dem eine in die Hohlräume von doppel- oder mehrwandigen Bauteilen eingebrachte oderzwischen einer Bauteilfläche und einem Dekormaterial befindliche Masse zur Bildung einer Schaumfüllung aufgeschäumt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine polar eingestellte schäumbare Masse zunächst vollständig in oder auf das Bauteil ein- bzw, aufgebracht wird und anschließend durch Mikrowellenenergie erwärmt und dabei aufgeschäumt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität der schäumbaren Masse durch einen in feiner Verteilung beigemischten leitenden Stoff eingestel 1t wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der polarisierende Stoff ein Ruß und/oder ein ethoxy 1 iertes Amin und/oder ein Fettsäuremono , Fettsäuredi oder Fettsäurepolyglycolester ist.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschäumung zur weiteren Vergleichmäßigung der Energieverteilung über die Länge und den Querschnitt der schäumbaren Masse mittels in einem Resonatorkammersystem reflektierter Mikrowellen vorgenommen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellenerwärmung in Verbindung mit einem Heißluftkanal durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Festigkeit des Schaums das Massevolumen der unverschäu ten Masse variiert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichmäßige Weichheit des Schaums durch den jeweiligen VA-Gehalt (Venylacetat- gehalt) in den jeweiligen bzw. verwendeten EVA-CoPo eingestellt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die schäumbare Masse zum teilweisen oder vollständigen Beschichten der Außenfläche eines Bauteils auf die Rückseite eines flächigen Dekormaterials aufgetragen und in dieser Form durch Hinterblasen, Hinterpressen, Tiefziehen und ähnliche Verfahren auf die Bauteiloberfläche aufgebracht und anschließend aufgeschäumt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der aufgeschäumten Schicht durch die Schichtdicke der unverschäumten Masse eingestellt wird.

10. Schäumbare Masse zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gemisch aus

100 Teilen Ethylenvenylacetat-Co-Polymer mit einem VA-Gehalt von 0 bis 30 %

0,01 bis 5.0 Teilen Di-Phenoxy-di-sulfo-hydrazid

0,01 bis 5,0 Teilen Bis-(tert.-Butylperoxiisopro- pyl )-Benzol

0,01 bis 10,0 Teilen Azodicarbona id

0,01 bis 5,0 Teilen Zinktoluolsulfonat

0,01 bis 1 ,5 Teilen Bi s- ( 3 , 3-bi s ( ' -hydroxy-3' - tert.butylphenyl) - utansäure) -gly- kolester

0,01 bis 10,0 Teilen Trimethylolpropantri- methacrylat (TRIM)

0,00 bis 10,0 Teilen Talkum

0,01 bis 5,0 Teilen N-N-Bis (2-Hydroxyethyl )Al yl

Am in

0,00 bis 5,0 Teilen Glyzerinmonostearat

0,00 bis 25,0 Teilen leitender Ruß.

11. Schäumbare Masse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Venylacetatantei 1 in dem Ethylenacetat-Co-Polymer zwischen 15 und 30 % 1 iegt.